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Die Erfindung betrifft eine Lösung zur Verbesserung der Funkversorgung innerhalb von Gebäuden, insbesondere zum Zweck der Übertragung von Nutzdaten, für welche Funksignale als Trägersignale dienen. Sie bezieht sich sowohl auf die Funkübertragung zwischen Einrichtungen innerhalb von Gebäuden und der Außenwelt als auch auf die Funkübertragung zwischen verschiedenen Räumen innerhalb eines Gebäudes.
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In Bezug auf die Übertragung von Nutzdaten und den erstgenannten Fall einer Übertragung von Funksignalen zwischen dem Inneren von Gebäuden und der Außenwelt bezieht sich die Erfindung dabei gleichermaßen auf den Empfang von mittels Funksignalen übertragenen Nutzdaten innerhalb von Gebäuden wie auf die Übertragung von Nutzdaten aus Gebäuden, welche mittels Funksignalen in die Umgebung ausgesendet werden. Ein besonders praxisrelevantes Einsatzgebiet ist insoweit der Mobilfunk, das heißt die Verbesserung der Nutzbarkeit des Mobilfunks innerhalb von Gebäuden sowohl im Hinblick auf die Sprach- als auch die Datenübertragung. Jedoch ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Sie ist vielmehr auch im Zusammenhang mit der WLAN-Übertragung und mit der Nutzung anderer Funktechnologien einsetzbar. Gegenstände der Erfindung sind ein entsprechendes Verfahren und eine spezielle Anordnung zur Verbesserung der Funkversorgung innerhalb von Gebäuden.
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Die Entwicklung der Telekommunikation ist im starken Maße geprägt von einem steigenden Bedarf an Übertragungsbandbreite. Dies gilt im besonderen Maße für den Bedarf an breitbandigen Internetzugängen. Neben der Nutzung des Internets mittels leitungsgebundener Übertragungsmedien, wie zum Beispiel Digital Subscriber Line (DSL), wird das Internet immer stärker unter Verwendung funkbasierter Zugänge, nämlich insbesondere mittels mobiler Endgeräte, genutzt. Abgesehen von einem ständig steigenden Bedarf an einer mobilen Nutzung des Internets basiert die Entwicklung einer zunehmenden Nutzung funkbasierter Internetzugänge auch darauf, dass eine flächendeckende Versorgung mit breitbandigen Internetzugängen letztlich mit funkbasierter Technik einfacher zu bewerkstelligen ist als durch die Bereitstellung leitungsgebundener Zugänge auch in entlegeneren Gebieten.
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In dem vorgenannten Kontext erweist sich aber die Funkversorgung von innerhalb von Gebäuden befindlichen Bereichen beziehungsweise Geräten, wie insbesondere Telekommunikationseinrichtungen nicht selten als verhältnismäßig schwierig. Grund hierfür ist, dass durch das für den Bau der Gebäude verwendete Material zumeist eine nicht unbeträchtliche Dämpfung der Funkwellen verursacht wird. Man spricht hierbei von der sogenannten Penetrationsdämpfung. Die Dämpfung ist dabei einerseits abhängig von dem für ein Gebäude jeweils verwendeten Baumaterial und andererseits von der für die Telekommunikation verwendeten Funkfrequenz. Insoweit ist festzustellen, dass mit steigender Übertragungsfrequenz auch die Dämpfung steigt.
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Aufgrund des Wirkens der Penetrationsdämpfung ist bei der Verwendung sehr hoher Übertragungsfrequenzen, wie sie im Interesse einer Steigerung der Bandbreite zunehmend erfolgt, nämlich im Zusammenhang mit der Übertragung von Funksignalen mit einer Frequenz von 6 GHz und darüber, die Funkversorgung von Bereichen innerhalb von Gebäuden, das heißt die funkbasierte Datenübertragung zwischen dem Inneren von Gebäuden und ihrer Außenwelt, besonders schwierig. Dies wird durch die bei modernen Gebäuden im Allgemeinen verwendeten Baumaterialien, das heißt durch Metall- und Glasfassaden, zusätzlich erschwert. Hierbei wird für verglaste Fassadenbereiche zumeist eine Wärmeschutzverglasung verwendet, wobei insbesondere für Fenster die Verwendung von Isolierglasscheiben zur Realisierung einer solchen Wärmeschutzverglasung häufig sogar gesetzlich vorgeschrieben ist. Eine entsprechende wärmeisolierende Wirkung der Fensterverglasung wird dabei durch eine Metallbeschichtung erreicht, welche Funksignale naturgemäß im hohen Maße dämpft.
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Mit der Einführung der in Entwicklung befindlichen nächsten Mobilfunkgeneration (sogenannter 5G-Funksysteme) und der dabei vorgesehenen Nutzung eines Frequenzraums von bis zu 300 GHz werden die vorstehend erläuterten Probleme noch deutlicher in Erscheinung treten. Um dem Problem der Dämpfung von Funksignalen durch Gebäude beziehungsweise durch deren Wände zu begegnen, wurden bereits verschiedene Lösungen entwickelt oder in Betracht gezogen.
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Eine besteht in der Installation von kleinen, durch die Netzbetreiber betriebenen Funkanlagen innerhalb der Gebäude. Der Aufbau solcher spezieller Anlagen verursacht jedoch einen vergleichsweise hohen Installationsaufwand, so dass damit hohe Kosten verbunden sind. Daher werden entsprechende Anlagen nur in Gebäuden installiert, in welchen ein hoher, insbesondere allgemeiner Bedarf an einer guten Mobilfunkversorgung besteht. Zu nennen sind dabei beispielsweise Einkaufszentren, Messehallen, Flughäfen und dergleichen, in denen entsprechende Antennenverteilanlagen und Repeater installiert werden. Repeater können dabei als Regenerator dienen, um zum Beispiel außerhalb eines Gebäudes empfangene Signale zu verstärken und im Gebäude regeneriert wieder abzustrahlen. Derartige Einrichtungen werden auf durch die Netzbetreiber zugewiesenen Frequenzen betrieben, wobei jedoch ihr Betrieb Privatpersonen nicht gestattet ist.
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Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung passiver Repeater, welche beispielsweise aus einer außerhalb eines Gebäudes installierten Antenne, einer Antenne innerhalb des Gebäudes und einem die Antennen miteinander verbindenden Koaxialkabel bestehen. Jedoch ist es hierfür in nachteiliger Weise erforderlich, mindestens ein Koaxialkabel durch eine äußere Gebäudewand zu führen, was bauphysikalisch ungünstig ist. Zudem ist die Leistungsfähigkeit dieser Lösung aufgrund ihres passiven Charakters und aufgrund einer auch in Kabeln bei hohen Frequenzen auftretenden starken Dämpfung begrenzt. Mieter von Gebäuden oder von Räumen innerhalb von Gebäuden müssen außerdem bei einer späteren Nachrüstung für die Herstellung der Kabeldurchführung im Allgemeinen eine Genehmigung des Vermieters einholen.
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Grundsätzlich wäre noch an die Möglichkeit einer kapazitiven Kopplung zwischen inneren und äußeren Sende- und Empfangselementen zu denken, jedoch ist eine solche Lösung wegen der Ausbreitungseigenschaften der bei hohen Frequenzen kurzwelligen Signale über größere Schichtdicken hinweg und wegen der Metallschichten in Fassadenelementen und/oder Fenstern eigentlich nicht praktikabel.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung bereitzustellen, welche die zuvor geschilderten Nachteile vermeidet und mit welcher sich bei einem geringen Realisierungsaufwand die Funkversorgung innerhalb von Gebäuden gegenüber dem Stand der Technik verbessern lässt. Hierzu sind ein Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anordnung anzugeben.
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Die Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine die Aufgabe lösende und zur Durchführung einer Ausbildungsform des Verfahrens geeignete Anordnung wird durch den ersten Sachanspruch charakterisiert. Vorteilhafte Aus- beziehungsweise Weiterbildungen der Erfindung sind durch die jeweiligen Unteransprüche gegeben.
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Bei dem zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagenen Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zur Übertragung von Funksignalen zwischen zwei Raumbereichen, die durch eine mindestens ein Fenster aufweisende Gebäudewand voneinander getrennt sind. Im Hinblick auf die eingangs gegebenen Erläuterungen kann es sich bei den vorgenannten Raumbereichen entweder um einen Raumbereich innerhalb eines Gebäudes und einen anderen Raumbereich außerhalb des Gebäudes oder aber um zwei innerhalb eines Gebäudes durch eine entsprechende, also mindestens ein Fenster aufweisende Gebäudewand getrennte Räume handeln. Bewusst wird bei den beiden Raumbereichen in den nachfolgenden Darstellungen sowie in den Patentansprüchen nicht dezidiert zwischen einem ersten und einem zweiten Raumbereich unterschieden, da die Übertragung der Funksignale, je nach Einsatzzweck und damit je nach Ausgestaltung des Verfahrens bei seiner Umsetzung, nur in einer Richtung, das heißt unidirektional von einem Raumbereich in den jeweils anderen Raumbereich erfolgen kann, aber unter Einsatz des Verfahrens ebenso auch Funksignale von beiden Raumbereichen in den jeweils anderen ausgesendet, also insbesondere digitale Nutzdaten bidirektional übertragen werden können. Insoweit kann in Bezug auf den betrachteten Übertragungsvorgang zwischen den Raumbereichen lediglich einer der Raumbereiche – hierbei kann es sich um den einen wie auch um den anderen Raumbereich handeln – als Quelle der Funksignale und der vorzugsweise mit ihnen zu übertragenen Nutzdaten anzusehen sein, wobei der jeweils andere als Senke anzusehen ist. Jedoch können aber auch beide Raumbereiche zugleich Quelle und Senke für die Funksignale sein. Der erste der beiden vorstehend betrachteten Fälle mit einer Übertragung der Funksignale in nur einer Richtung schließt demnach beispielsweise grundsätzlich auch die Möglichkeit mit ein, dass Funksignale ausschließlich aus einem Gebäude heraus in die Gebäudeumgebung ausgesendet werden. Hinsichtlich einer unidirektionalen Übertragung durch eine Außenantenne empfangener, mit Nutzsignalen beziehungsweise Nutzdaten modulierter Funksignale ist zum Beispiel an den TV- oder Rundfunkempfang über Satellit zu denken.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, von mindestens einer, in einem der Raumbereiche angeordneten Antenne empfangene Funksignale in optische Signale zu wandeln und diese optischen Signale über das Fensterglas des mindestens einen Fensters in den anderen Raumbereich zu übertragen. Hier werden die optischen Signale vorzugsweise in elektrische Signale gewandelt oder wiederum in Funksignale zurückgewandelt. Im letztgenannten Fall werden die bei der Rückwandlung entstehenden Funksignale schließlich über mindestens eine, in diesem anderen Raumbereich angeordnete Antenne in den betreffenden Raumbereich hinein abgestrahlt.
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Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung besteht darin das Fensterglas von Gebäudefenstern beziehungsweise gegebenenfalls auch von Fenstern innerhalb von Gebäuden als optischen Kanal zu nutzen und somit Funksignale oder elektrische und insbesondere von ihnen transportierte Nutzdaten im Wege einer Wandlung in optische Signale in den anderen Raumbereich zu übertragen. Dies schließt indes nicht die Möglichkeit aus, dass Funksignale und die von ihnen transportierten Nutzdaten, welche mittels einer Antenne in einem Raumbereich empfangen werden, dort in optische Signale gewandelt und schließlich über das Fensterglas in den anderen Raumbereich übertragen werden, in dem letztgenannten Raumbereich unmittelbar, also ohne erneute Wandlung, als optische Signale weiterverarbeitet werden. Letzteres kommt insbesondere bei der Nutzung des Prinzips der VLC (Visible Light Communication) in dem anderen, die aus der Wandlung von Funksignalen entstandenen optischen Signale empfangenden Raumbereich in Betracht. Auch eine Wandlung der ursprünglichen Funksignale in zunächst optische Signale und schließlich eine Wandlung der über den optischen Kanal in den anderen Raumbereich übertragen optischen Signale in elektrische Signale, welche kabelgebunden unmittelbar einem sie weiterverarbeitenden Gerät zugeführt werden, ist von der Erfindung umfasst.
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Ohne hierauf beschränkt zu sein, bildet aber einen Schwerpunkt der Erfindung die Weiterleitung in einem Raumbereich über Funk empfangener Signale in einen anderen Raumbereich zum Zweck einer erneuten Aussendung in Form von Funksignalen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst hierbei auch solche Ausbildungsformen, bei denen sich die durch Wandlung aus den optischen Signalen entstehenden, über mindestens eine Antenne abgestrahlten Funksignale hinsichtlich der verwendeten Funktechnologie und/oder ihres Frequenzbereichs von den durch die mindestens eine Antenne des jeweils anderen Raumbereichs empfangenen Funksignalen unterscheiden. Das heißt, die in einem Raumbereich mittels Funksignalen übertragenen Nutzdaten können nach einer Wandlung in optische Signale und nochmaliger Wandlung in Funksignale in dem anderen Raumbereich unter Nutzung von Funksignalen übertragen werden, deren Funktechnologie und/oder Übertragungsfrequenz von der oder den bei der ursprünglichen Funkübertragung verwendeten abweicht beziehungsweise abweichen.
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Die Wandlung der Funksignale in optische Signale sowie die abermalige Wandlung der optischen Signale in Funksignale können dabei je nach Verfahrensgestaltung direkt oder indirekt erfolgen. Im Falle einer indirekten Wandlung werden die Funksignale zunächst in elektrische Signale und diese schließlich in optische Signale gewandelt. Entsprechend erfolgt die Wiederherstellung von Funksignalen aus den optischen Signalen im Falle einer indirekten Wandlung in umgekehrter Reihenfolge über zunächst eine Wandlung in elektrische Signale.
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Vorzugsweise, nämlich insbesondere im Hinblick auf den bevorzugten Einsatzzweck des Verfahrens für eine bessere Funkversorgung innerhalb von Gebäuden bei der Nutzung von Mobilfunknetzen werden mittels des Verfahrens Funksignale vom Außenbereich eines Gebäudes in das Innere eines Gebäudes und vom Inneren des Gebäudes in dessen Außenbereich übertragen. Selbstverständlich kann es sich aber der Signalübertragung, wie bereits ausgeführt, auch in diesem Kontext, also bei einer Übertragung zwischen einem Raumbereich im Inneren eines Gebäudes und einem bezogen auf das Gebäude äußeren Raumbereich (Außenbereich) im Einzelfalle um eine unidirektionale Übertragung handeln.
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Eine zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagene Anordnung bezieht sich auf eine spezielle Ausbildungsform des dargestellten Verfahrens, gemäß welcher beidseits einer zwei Raumbereiche voneinander trennenden Gebäudewand Funksignale zum Einsatz gelangen, die vorzugsweise der Übertragung aufmodulierter Nutzsignale, das heißt insbesondere aufmodulierter digitaler Nutzdaten dienen. Diese Anordnung zur Übertragung von Funksignalen zwischen zwei durch eine Gebäudewand mit mindestens einem Fenster voneinander getrennten Raumbereichen – also zwischen dem Inneren und dem Äußeren eines Gebäudes oder zwischen zwei Räumen innerhalb eines Gebäudes – umfasst mindestens zwei Antennen zum Empfang und/oder zur Abstrahlung von Funksignalen, wobei in beiden Raumbereichen an dem Gebäude jeweils mindestens eine dieser Antennen angeordnet ist. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung im Falle einer Übertragung von Funksignalen zwischen zwei Räumen beziehungsweise Raumbereichen innerhalb eines Gebäudes ebenfalls zwingend davon ausgeht, dass eine die Räume voneinander trennende Gebäudewand – in diesem Falle eine Innenwand – mindestens ein Fenster aufweist. Selbstverständlich kann es sich bei diesem einen Fenster gegebenenfalls auch um die Fensterscheibe einer Tür handeln.
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Erfindungsgemäß ist auf jeder Seite der die Raumbereiche voneinander trennenden, mindestens ein Fenster aufweisenden Gebäudewand mindestens eine mit der mindestens einen Antenne des jeweiligen Raumbereichs gekoppelte Wandlereinheit zur Wandlung von durch die mindestens eine Antenne empfangenen Funksignalen in optische Signale und/oder zur Wandlung von optischen Signalen in durch die mindestens eine Antenne des betreffenden Raumbereichs abzustrahlende Funksignale angeordnet. Jede der Wandlereinheiten ist zudem mit zumindest einem in demselben Raumbereich der jeweiligen Wandlereinheit angeordneten optischen Sender und/oder mit zumindest einem in demselben Raumbereich angeordneten optischen Empfänger gekoppelt, wobei diese Kopplung auch dadurch gegeben sein kann, dass der betreffende optische Sender beziehungsweise optische Empfänger ein integraler Bestandteil der jeweiligen Wandlereinheit ist. Erfindungsgemäß bildet ferner das Fensterglas des mindestens einen in der die Raumbereich voneinander trennenden Gebäudewand angeordneten Fensters einen optischen Übertragungskanal zur Übertragung von durch Wandlung mittels einer der vorgenannten Wandlereinheiten aus Funksignalen entstandenen optischen Signalen zwischen mindestens einem optischen Sender einer Wandlereinheit eines Raumbereichs und einem optischen Empfänger einer Wandlereinheit des jeweils anderen Raumbereichs aus. Die Erzeugung der jeweils auszusendenden Lichtsignale kann mit, aktuell in der Entwicklung befindlichen, Leuchtdioden realisiert werden. Diese wurden bereits in Versuchen zur Datenverteilung mit Sichtverbindung im Inhausbereich eingesetzt – zum Beispiel Visual Light Communication (VLC).
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Die vorstehend angesprochenen Wandlereinheiten sind in Abhängigkeit des jeweiligen Einsatzzwecks der erfindungsgemäßen Anordnung zur Wandlung von Funksignalen in optische Signale oder zur Wandlung von optischen Signalen in Funksignale oder aber sowohl zur Wandlung von Funksignalen in optische Signale als auch von optischen Signalen in Funksignale ausgebildet. Da sich die Funkversorgung des Inneren von Gebäuden üblicherweise auf die Möglichkeit eines funkgestützten bidirektionalen Datenaustauschs bezieht, werden die Wandlereinheiten im Allgemeinen in der zuletzt angegebenen Weise ausgebildet sein, also eine Wandlung beider Signalformen (Funk- oder optische Signale) in die jeweils andere ermöglichen. Denkbar ist aber selbstverständlich auch der Einsatz im Rahmen eines unidirektionalen Datenaustausches, bei welchem beispielsweise durch Satelliten mittels Funksignalen abgestrahlte TV- oder Rundfunkprogramme an eine entsprechende Empfangseinrichtung innerhalb eines Gebäudes übertragen werden sollen. In einem solchen Falle ist es ausreichend, wenn die im Außenbereich des Gebäudes angeordnete Wandlereinheit zur Wandlung von Funksignalen in optische Signale und die andere, innerhalb des Gebäudes angeordnete Wandlereinheit zur Wandlung (Rückwandlung) von optischen Signalen in Funksignale ausgebildet ist. Darüber hinaus ist aber selbstverständlich, wie bereits ausgeführt, auch der umgekehrte Fall denkbar.
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Wie bereits zum Verfahren angesprochen, bezieht sich die vorgeschlagene Lösung sowohl auf die Möglichkeit einer Datenübertragung von ursprünglich in Form von Funksignalen abgestrahlten Daten innerhalb eines Gebäudes, also zwischen unterschiedlichen Räumen eines Gebäudes, vorzugsweise aber insbesondere auf die Möglichkeit des funkbasierten Datenaustauschs zwischen Funksende- und Empfangseinheiten innerhalb eines Gebäudes mit entsprechenden Einheiten außerhalb eines Gebäudes. Zu denken ist hierbei in erster Linie an die Funkversorgung sich innerhalb eines Gebäudes befindender Endgeräte, welche für den Mobilfunk genutzt werden. Bei einer Ausbildungsform der Anordnung zur Nutzung in einem Umfeld, in dem sich der eine Raumbereich innerhalb eines Gebäudes befindet und es sich bei dem anderen Raumbereich um den Außenbereich des betreffenden Gebäudes handelt, ist die mindestens eine Antenne des Außenbereichs unmittelbar an dem mindestens einen Fenster oder angrenzend an dieses Fenster an der Fassade des Gebäudes angeordnet.
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Die mindestens eine Antenne eines Raumbereichs oder beider Raumbereiche ist gemäß einer vorteilhaften Ausbildungsform der Anordnung mit einem Antennenfuß ausgestattet, mittels welchem die Antenne unmittelbar am Glas des mindestens einen Fensters der die Raumbereiche voneinander trennenden Gebäudewand angeordnet ist. Hierbei kann es sich beispielsweise bei dem vorgenannten Antennenfuß um Mittel handeln, mit deren Hilfe die Antenne sich unter Ausnutzung eines Unterdrucks an dem Glas des mindestens einen Fensters ansaugt. Der Antennenfuß ist in diesem Falle also in Form eines Saugfußes beziehungsweise eines Saugnapfes ausgebildet. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die zu der jeweiligen Antenne gehörende mindestens eine Wandlereinheit in einen gegebenenfalls vorhandenen Antennenfuß integriert ist. Mit einer derartigen Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Anordnung beziehungsweise ihrer Antenne oder Antennen ist es dabei möglich, die erforderliche Signalwandlung, nämlich die Wandlung eines Funksignals in ein optisches Signal und umgekehrt, jeweils unmittelbar an dem als optischer Kanal wirkenden Fensterglas des mindestens einen Fensters vorzunehmen und auf den Zwischenschritt einer Wandlung in ein zunächst elektrisches Signal zu verzichten. Andernfalls sollte aber zumindest ein letztlich die optischen Signale erzeugender oder ein optische Signale aus dem anderen Raumbereich empfangender Teil der mindestens einen Wandlereinheit in den Antennenfuß integriert sein.
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Unabhängig von seiner konkreten Ausbildung im Hinblick auf die Art der Befestigung an dem Fensterglas des Fensters ist ein entsprechender Antennenfuß vorzugsweise mit einem oder mehreren Gelenken ausgestattet, mittels welchen die Antenne in unterschiedliche Positionen bewegt werden kann.
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Im Falle dessen, dass die Wandlung der Funksignale in optische Signale und/oder umgekehrt indirekt über den Zwischenschritt einer Wandlung in elektrische Signale erfolgt, kann die jeweilige mindestens eine Antenne aber auch abgesetzt von dem mindestens einen Fenster angeordnet und mit der zugehörigen, unmittelbar am Fensterglas angeordneten Wandlereinheit über ein Koaxialkabel verbunden sein. Die Wandlereinheit weist dazu vorzugsweise einen entsprechenden Koaxialanschluss auf. Derartige Ausbildungsformen können beispielsweise bei Fenstern mit vorgesetztem Sonnenschutz (zum Beispiel Jalousie oder Rolladen) eingesetzt werden, um eine leichtere optimale Ausrichtung der Antenne zu ermöglichen.
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Soweit in den vorstehenden Ausführungen und den Patentansprüchen jeweils von mindestens einer Antenne je Raumbereich die Rede ist, schließt das die Möglichkeit einer Anordnung von jeweils mit mindestens einer Wandlereinheit gekoppelten Mehrantennensystemen in einem der Raumbereiche oder in beiden Raumbereichen ein. Hierbei kann es sich beispielsweise um in der LTE-Mobilfunktechnik eingesetzte Multiple Input/Multiple Output(MIMO)-Antennen oder auch um Massive-MIMO-Antennen handeln, wie sie voraussichtlich im Zuge der Einführung der nächsten Mobilfunkgeneration (5G) Verwendung finden werden. Abhängig von der eingesetzten Umsetzungsmethode (direkte oder indirekte Wandlung von Funksignalen in Lichtsignale oder umgekehrt) können dabei eine Lichtübertragungsstrecke (bei direkter Umsetzung) oder mehrere voneinander unabhängige Lichtübertragungsstrecken aufgebaut werden. Insoweit können, je nach eingesetzter Funktechnologie, auf beiden Seiten, also in beiden Raumbereichen, auch unterschiedliche, für die jeweilige Funktechnologie optimierte Antennensysteme zum Einsatz gelangen.
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Die mindestens eine Wandlereinheit eines oder beider Raumbereiche und eventuelle zugehörige beziehungsweise ergänzende Einheiten (wie zum Beispiel Einheiten für eine Signalformung oder Antennenverstärker) können beispielsweise über ein leitungsgekoppeltes Netzteil mit Spannung versorgt werden. Im Hinblick auf die genannten Einheiten beider Raumbereiche kommt dies aber vorzugsweise nur dann in Betracht, wenn sich beide Raumbereiche innerhalb eines Gebäudes befinden.
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Die Energie für ein außen befindliches Modul – als Modul soll hierbei und in dem später erläuterten Ausführungsbeispiel die Wandlereinheit mit gegebenenfalls vorhandenen, vorstehend bereits beispielhaft genannten zusätzlichen Einheiten bezeichnet werden – wird gemäß einer möglichen Ausbildungsform der Erfindung gewonnen, indem ein Teil der vom inneren Modul abgestrahlten Lichtenergie unter Nutzung einer Vorrichtung (z.B. Fotozelle oder Fotodiode) am Außenmodul in elektrische Energie umwandelt wird.
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Alternativ oder zusätzlich kann das äußere Modul zur Energieversorgung mit einem Solarpanel ausgestattet werden, mit welchem Energie aus Sonnenlicht gewonnen wird. Unabhängig von einer Nutzung aus einem Teil der Lichtenergie der über das Fensterglas übertragenen optischen Signale gewonnener elektrischer Energie kann dabei in Verbindung mit einem Akkumulator eine Energieversorgung für das äußere Modul auch zu Tageszeiten ohne Sonnenschein beziehungsweise in der Nacht gewährleistet werden.
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Mit der Erfindung kann auch bei sehr hohen Gebäudepenetrationsdämpfungen, wie sie insbesondere bei Frequenzen > 6 GHz auftreten, die Funkversorgung in Gebäuden sichergestellt werden. Die Erfindung erfordert keine leitungsgebundene beziehungsweise galvanische Verbindung zwischen Innen- und Außenseite eines Gebäudes. Dadurch sind vorteilhafterweise keine aufwendigen Installations- beziehungsweise Baumaßnahmen notwendig. Zudem sind Übertragungsverfahren über moduliertes Licht gesundheitlich unbedenklich und nicht genehmigungspflichtig. Mit moduliertem Licht können nach heutigem technischem Stand Übertragungsbandbreiten von bis zu 1 Gbit/s erreicht werden.
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Nachfolgend soll anhand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung gegeben werden. Dabei sollen anhand der 1 sowohl Aspekte der Anordnung als auch des Verfahrens nochmals erläutert werden.
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Die 1 zeigt eine mögliche Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, bei welcher die zur Anordnung gehörenden Antennen 5, 5´ der beiden Raumbereiche 1, 2 beidseits des Fensterglases beziehungsweise der Glasscheibe eines Fensters 4 in einer die beiden Raumbereiche 1, 2 voneinander trennenden Gebäudewand 3 angeordnet sind, in einer stark vereinfachten und schematisierten Darstellung. Hierbei sei angenommen, dass das betreffende Fenster 4 Teil einer Gebäudefassade ist und durch sie der ursprünglich funkbasierte Datenaustausch beispielsweise zwischen einem Mobilfunkgerät im Inneren eines Gebäudes und einer Mobilfunkbasisstation (das Endgerät und die Basisstation sind in der Fig. nicht gezeigt) unterstützt wird. Demzufolge dient die Anordnung der Übertragung von Signalen mit Nutzdaten zwischen einem ersten äußeren Raumbereich 1 und einem zweiten inneren Raumbereich 2.
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Die Anordnung wird gebildet durch ein in dem ersten Raumbereich 1 angeordnetes Außenmodul 11 und ein in dem zweiten Raumbereich 2 angeordnetes Innenmodul 11´, wobei besagte Module 11, 11´ beide einen grundsätzlich gleichen Aufbau aufweisen. Jedes der Module besteht dabei aus einer Antenne 5, 5´ zum Empfang und zur Abstrahlung von Funksignalen, aus einem in Form eines Saugnapfes ausgebildeten Antennenfuß 9, 9´ zur unmittelbaren Befestigung der jeweiligen Antenne 5, 5´ an der Fensterscheibe des Fensters 4 sowie aus einer in diesen Antennenfuß 9, 9´ integrierten mit der Antenne 5, 5´ gekoppelten Wandlereinheit 6, 6´ zur direkten Wandlung von Funksignalen in optische Signale sowie von optischen Signalen in Funksignale. Um eine bidirektionale Übertragung von Daten transportierenden Signalen zu ermöglichen sind beide Wandlereinheiten 6, 6´ sowohl mit mindestens einem optischen Sender 7, 7´ (beispielsweise einer LED) als auch mit mindestens einem optischen Empfänger 8, 8´ (beispielsweise eine Fotodiode) ausgestattet, welche in dem gezeigten Beispiel miteinander kombiniert als integraler Bestandteil der jeweiligen Wandlereinheit 6, 6´ ausgebildet sind. Das Fensterglas beziehungsweise die Glasscheibe des Fensters 4, an denen die beiden Module 11, 11´ beziehungsweise die Antennen 5, 5´ befestigt sind, bildet einen optischen Übertragungskanal aus, über welchen die dazu jeweils in optische Signale gewandelten und über den mindestens einen optischen Sender 7, 7´ der Wandlereinheit 6, 6´ des jeweiligen Moduls 11, 11´ ausgesendeten Signale mit den Nutzdaten von einem Raumbereich 1, 2 in den anderen Raumbereich 1, 2 übertragen werden. Die Glasscheibe des Fensters 4 ist, wie bei modernen Gebäuden vielfach üblich, mit einer Metallbeschichtung 10 versehen und damit als Isolierglasscheibe ausgebildet. Hierdurch wird eine Wärmedämmung erreicht, so dass direkte Sonneneinstrahlung im Sommer nicht zu einer unerwünschten Aufheizung des Gebäudeinneren beziehungsweise des inneren Raumbereichs 2 führt. Zwar ist hiermit eine starke Erhöhung der Dämpfung hochfrequenter Funksignale und damit der Penetrationsdämpfung verbunden. Jedoch wirken sich diese dämpfenden Eigenschaften aufgrund der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wandlung der Funksignale in optische Signale und zurück sowie der Nutzung des Fensterglases als Übertragungskanal nicht gravierend auf die Datenübertragung zwischen dem äußeren Raumbereich 1 und dem inneren Raumbereich 2 aus.
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Die Datenübertragung von einem Raumbereich 1, beispielsweise von dem ersten Raumbereich 1, in den anderen, also den inneren Raumbereich 2, vollzieht sich dabei wie folgt. An der Antenne 5, beispielsweise von der Basisstation eines Mobilfunknetzes eingehende Funksignale mit Nutzdaten werden durch die in den Antennenfuß 9 der Antenne 5 des Außenmoduls 11 integrierte Wandlereinheit 6 in optische, weiterhin mit den zu übertragenden Nutzdaten modulierte Signale gewandelt. Vom Ausgang der entsprechenden Wandlereinheit 6, nämlich dem optischen Sender 7, werden die optischen Signale unmittelbar in die als optischer Kanal fungierende Glasscheibe des Fensters 4 eingekoppelt und über diese in den anderen Raumbereich 2, also in das Innere des Gebäudes, übertragen. Hier werden sie am Eingang, also mittels des Empfängers 8´, der Wandlereinheit 6´ in dem Antennenfuß des Innenmoduls 11´ ausgekoppelt und durch die Wandlereinheit 6´ direkt in Funksignale zurückgewandelt. Die entsprechenden Funksignale werden schließlich über die Antenne 5´ des Innenmoduls 11´ in das Innere des Gebäudes abgestrahlt. Das Nutzsignal, also das mit den Daten modulierte Signal, erfährt auf diese Weise lediglich eine vergleichsweise geringe Dämpfung.
